计网--期末必会物理层知识点

原创于 2024-07-21 13:45:00 发布

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计算机网络物理层是网络通信的底层，它负责数据的实际传输，确保比特流能够正确地在各种传输介质上传输。以下是物理层的主要知识点总结，包括硬件组成、协议类型、信号传输方式等方面，这些内容适合初学者理解。

一、硬件组成

物理层的主要硬件组成包括传输介质、物理接口设备和相关连接设备。

传输介质：
- 双绞线：由两根相互缠绕的铜线组成，常用于局域网中的以太网连接，提供较高的数据传输速度和较低的成本。
- 同轴电缆：由内导体、绝缘层和外导体组成，具有较高的带宽和抗干扰能力，常用于有线电视网络和一些早期的局域网。
- 光纤：使用光信号传输数据，具有极高的带宽和低信号衰减的特点，常用于长距离、高速的数据传输，如城际网络和数据中心连接。
- 无线通信：包括无线电波、微波、蓝牙、Wi-Fi等技术，通过空气传播信号，适用于移动设备和无线网络。
- 卫星通信：利用卫星作为中继站，在地球上的发送和接收站之间传输数据，覆盖广阔地理区域但成本较高。
- 其他：如传统的电话线（用于语音通信，但也可以传输数据）、电力线通信（利用电力线网络传输数据）等。
物理接口设备：
- 网卡：负责将计算机内部的并行数据转换为串行的比特流，并通过物理层协议进行传输。同时，网卡也能完成帧的封装和解封装，因此也工作在数据链路层。
连接设备：
- 中继器：复制两个网络节点物理层上的信息，按位传递，完成信号的复制、调整和放大功能，以增强信号传输距离。
- 集线器：实际上是一个多端口的中继器，对接收到的信号进行同步整形放大，逻辑上仍然是一个总线网。

二、协议类型

物理层协议规定了数据信号在传输介质上的编码方式、传输速率以及相关的通信参数。常见的物理层协议包括：

以太网（Ethernet）：广泛应用于局域网中，定义了数据帧的封装格式和传输方式。
Wi-Fi：一种无线局域网技术，规定了无线信号的调制方式、频率和传输速率等。
光纤通信协议：如SONET（同步光纤网络）和SDH（同步数字体系），用于长距离光纤通信。
其他：同轴电缆、双绞线等传输介质也有相应的物理层协议，如RS-232、RS-485等串行通信协议。

三、信号传输方式

物理层的数据传输方式主要包括串行传输和并行传输，以及同步传输和异步传输。

串行传输与并行传输：
- 串行传输：数据是一个比特一个比特依次发送，发送端和接收端之间只需要一条数据传输线路。
- 并行传输：一次发送多个比特（如8位或更多），发送端和接收端之间需要有多条传输线路。并行传输速度快但成本高。
同步传输与异步传输：
- 同步传输：数据块以稳定的比特流形式传输，字节之间没有间隔。需要采取方法使收发双方的时钟保持同步。
- 异步传输：以字节为独立的传输单位，字节之间的时间间隔不固定。每个字节前后分别加上起始位和结束位以实现同步。

四、其他知识点

通信模式：包括单工、半双工和全双工通信。单工通信只有一个数据传输方向；半双工通信双方可以相互传输数据但不能同时进行；全双工通信双方可以同时发送和接收信息。
物理层的功能：主要包括确保比特流通过传输介质的正确传输，为数据链路层提供数据传输服务。同时，物理层还负责屏蔽传输介质、通信设备与通信技术的差异性。

综上所述，计算机网络物理层是网络通信的基础，其硬件组成、协议类型和信号传输方式共同构成了网络通信的物理基础。对于初学者来说，理解这些基本概念和知识点对于深入学习计算机网络具有重要意义。